Ärzte Zeitung online, 05.01.2010

Dem bitteren Geschmack auf der Spur

POTSDAM-REHBRÜCKE (eb). Nur 25 verschiedene Bittergeschmacksrezeptoren reichen aus, um zehntausende von Bitterstoffen wahrzunehmen. Wie dies möglich ist, können nun Wissenschaftler des Deutschen Instituts für Ernährungsforschung (DIfE) erklären.

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"Wir wissen jetzt, dass die Bindungseigenschaften der Bittersensoren sehr unterschiedlich sind und dass nur die Kombination dieser Eigenschaften es ermöglicht, eine so überaus breite Palette von Bitterstoffen zu erfassen", sagt Wolfgang Meyerhof vom DIfE. Mithilfe eines Zellkultursystems - einer Art "künstlichen Zunge" - testeten Meyerhof und seine Kollegen die Wirkung von 104 natürlichen und synthetischen Bitterstoffen auf die 25 verschiedenen menschlichen Bittergeschmacksrezeptoren (Chemical Senses, online vorab, Dezember 2009).

Dabei konnten sie für fünf der zehn noch als "verwaist" geltenden Sensoren erstmals Bindungspartner identifizieren. Bei den sogenannten "verwaisten" Rezeptoren handelt es sich um Rezeptoren, denen bislang noch kein Bindungspartner zugeordnet werden konnte. Umgekehrt konnten die Wissenschaftler 64 Bitterstoffen, für die noch kein Rezeptor bekannt war, einen oder mehrere passende Rezeptoren zuordnen. Dazu zählten unter anderem Koffein aus Kaffee, Limonin aus Zitrusfrüchten, Chinin aus Bitterlemon, Ethylpyrazin, das bei Röstprozessen entsteht, und Sinigrin aus verschiedenen Kohlsorten.

Während einige der Rezeptoren nur auf wenige bestimmte Substanzen reagierten, waren andere Sensortypen in der Lage, eine breite Palette der unterschiedlichsten Bitterstoffe zu erkennen. So reichten drei der Rezeptortypen aus, um etwa die Hälfte der 104 getesteten Bitterstoffe zu detektieren. Generell erkannten die Geschmackssensoren sowohl natürliche als auch synthetische Stoffe. Allerdings reagierten einige der Rezeptoren bevorzugt auf natürliche Substanzen, während andere eine deutliche "Vorliebe" für synthetische Bitterstoffe aufwiesen.

Auch die untersuchten Bitterstoffe verhielten sich unterschiedlich: 63 der getesteten Substanzen aktivierten jeweils nur ein bis drei der Rezeptortypen. Dagegen stimulierten 19 der Substanzen bis zu 15 Sensortypen gleichzeitig. Die Schwellenwertkonzentrationen der einzelnen Stoffe, die überschritten werden müssen, um ein Bittersignal auszulösen, waren dabei sehr unterschiedlich.

"Die ungleichen Schwellenwerte für die verschiedenen Bittersubstanzen könnten sich aus unterschiedlichen Gründen entwickelt haben", vermutet Maik Behrens vom DIfE. "Beispielsweise könnte die Giftigkeit der Substanzen eine Rolle gespielt haben."

Strychnin und Brucin sind zwei strukturell eng verwandte, bittere Pflanzenalkaloide. Sie unterscheiden sich jedoch hinsichtlich ihrer Giftigkeit. Während die tödliche Dosis für Strychnin in einem Bereich von 5 bis 10 mg liegt, ist der Wert für die letale Brucin-Dosis bei 1000 mg anzusiedeln. Dies spiegelt sich auch in den Schwellenwerten beider Substanzen für den Bitterrezeptor 46 wider. Strychnin aktiviert den Rezeptor bei einer hundertfach geringeren Konzentration als Brucin. Interessanterweise entspricht die Schwellenwertkonzentration, bei der Strychnin wahrgenommen wird, in etwa der natürlichen Konzentration, in der dieses Gift im Samen der Brechnuss vorkommt.

Die Bittergeschmackswahrnehmung ist angeboren, bereits Babys können Bitterstoffe wahrnehmen. Obwohl nicht generell ein Zusammenhang zwischen Bitterkeit und Giftigkeit besteht, gehen Wissenschaftler im Allgemeinen davon aus, dass der Sinn für Bitteres uns vor dem Verzehr giftiger Nahrung bewahren soll.

Zum Abstract der Originalpublikation "The Molecular receptive ranges of Human TAS2R Bitter Taste Receptors"

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